Фоторадар изнутри — взгляд инженера

С тех пор как на трассах появились первые стационарные коробки с оранжевыми окнами, водители постоянно задают вопросы о деталях их работы. Я разберу схему от излучения волны до готовой фотографии, избегая мифов и упрощений.

Оптический блок

Снимок формируется апланатической линзой, избавляющей кадр от сферической аберрации, изображение проходит через ИК-фильтр, сдерживающий блики от ксенона и светодиодных фар. За фильтром размещён CMOS-сенсор с обратной засветкой, чья квантовая эффективность достигает 85 %. Такой сенсор фиксирует номер даже при освещённости ниже 0,1 лк. Синхронизация затвора с радарным импульсом происходит точнее трёх микросекунд благодаря титановому генератору, отрабатывающему стабильный опорный сигнал 24,000 MHz.

Радарный модуль

Волну генерирует супергетеродин на частоте 24 GHz или 34 GHz, зависит от версии. Трикотажный волновод направляет излучение на дорогу, а затем возвращает отражённый поток в смеситель. Там он смешивается с опорным сигналом, рождая биение, пропорциональное разности частот. Биение проходит через аналого-цифровой преобразователь, строящий спектр при помощи быстрого преобразования Фурье. Вершина спектра даёт мгновенную скорость с разрешением 0,2 км/ч. Во время наложения двух объектов аппарат задействует аподизацию Блэкмэна, отсекая паразитные лепестки и избегая ошибочного двойного штрафа.

Обработка данных

Процессор на базе ядра ARM Cortex-A55 получает два массива: радарный и фотоматрицы. Крепкое время опорного GPS-модуля ставит штамп точнее одной микросекунды. Алгоритм Эверса-Саксена проверяет, совпадают ли координаты автомобиля на снимке с дорожной полосой, куда направлен луч. Затем идёт сравнение скорости с лимитом, хранящимся в EEPROM. Если превышение превышает порог 10 % + 2 км/ч, формируется дело: фото, спектр, логи сенсоров, хэш SHA256. Пакет шифруется через Curve25519 и уходит по защищённому каналу в центр обработки.

Я часто слышу вопросы о влиянии дождя и снега. Капли и хлопья рассеивают микроволны лишь при диаметре, сопоставимом с длиной волны, то есть около 12 мм для диапазона 24 GHz. Обычные осадки мельче, поэтому погоды бояться бессмысленно. Густой туман вызывает пикофарадные отражения, но статистическая фильтрация Кальмана не допускает ложные срабатывания.

Утверждение о «двойных» штрафах из-за заднего и переднего номеров не выдерживает проверки. Фоторадар фиксирует либо встречное, либо попутное направление, переключения антенной диаграммы запрограммировано производителем, а ревизионная пломба не оставляет шанса кустарным изменениям.

Срок службы оборудования достигает восьми лет. Ограждение от импульсных перенапряжений реализовано варисторами, а лазерное никелирование печатных дорожек защищает от коррозии. Программные обновления подписываются ключом ECDSA-P256, без него микроконтроллер просто не стартует.

Я участвовал в десятках проверок на стенде. Самая яркая деталь — свист доплеровского канала, напоминающий изменчивую песню соловья, когда через антенну «пролетает» автомобиль-фантом из генератора. Эта акустическая метафора хорошо передаёт идею: фоторадар — электронный слух дороги, улавливающий даже лёгкий фальсет скорости.